JPS59206296A - 帆船における複数帆の制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明ｉｒｉ、複数の帆を装備した帆船において、前
記桁数の帆を最適確度に設定することによって最大推進
力を得る、帆船における複数帆の制御方法に関するもの
である。

フｉｔｙ近省エネルギーの観点から、船舶において、風
・力を推進力として活用する帆船が出現している。

このような帆船においては、風力を出来るだけ多く推進
力に変えるため、複数の帆が装備されている。

しかるに、複数の帆を互いに接近させて配置した場合、
各々の帆に対する空気流に相互干渉が生ずるだめ、その
帆角な、単独帆について風洞実験で得た結果に基いて定
めても、最適な推進力を得ることはできない。

即ち、第１図および第２図に示す如く、帆１′の性能は
、迎え角αによって変化し、特に帆１′の揚力係数ＣＬ
　は、迎え角αを増すに従って増加して、迎え角α０　
において最大値ＣＬＯとなり、それより迎え角αを大き
くすると、揚力係数ＣＬ　は急激に減少する。その理由
は、α〉α０において、帆１′の帆面からの空気の流れ
が剥離するためである。

なお、第１図において、Ｘは船の針路方向を示している
。

帆１′によって得られる推進力ＦＸは、次式によって表
わすことができる。

ＦＸ　””　、、　／’　ＶＡ２−　Ｓ　Ａ　−Ｃｘた
だし、ρ・・・空気密度 ＶＡ・・・相対風速 ｓＡ・・・帆面積 Ｃｘ−、推進力係数＝（４，ｓｉｎθＡ−ＣＤＣＯ８θ
Ａθ人・・・相対風向 従って、推進力ＦＸ　を最大とするだめには、推進力係
数ＣＸが最大となるように机内を制御することが必要で
ある。特に相対風向θＡが１２ｏ°以下の場合に、推進
力係数Ｃｘを最大にならしめるためには、揚力係数ｃＬ
　を最大（即ちｃＬｏ）にすればよいことがわかってお
シ、そのときの机内制御の目標値となるのが、第２図に
示しだ迎え角α０である。

すなわち、相対風向θＡが１２００以下の場合は、帆１
′が相対風向θＡの変化に対して、常に迎え角がα０　
となるように机内を制御すれば、推進力ｌ？’ｘを最大
にならしめることができる。

単独帆の場合は、第２図に示す帆の性能を予め風洞実験
で求めておき、これを机内の制御に利用すればよい。し
かし、帆が複数となり、例えば第３図に示すように、２
枚の帆１および２が装備された場合には、帆１および２
の相互間に干渉が生ずる結果、風洞実験によって求めら
れた単独帆の机内の値を、直接風下側の帆２に対して用
いると、風下側の帆２の性能が激減する。

即ち、第３図において、風上側に位置する帆１に吹き込
む風は、風下側の帆２の影響をあまシ受けないので、風
向計で直接計測された相対風向θＡに対して、風洞実験
で得た迎え角α０　をそのまま利用して、机内をθｓ１
に設定すれば良い。

しかし々から風下側の帆２に吹き込む風の方向は、風上
側の帆１の影響により大きく変化する。

風下側の帆２に吹き込む風の方向が変化するのは、風上
側の帆１に作用した力と同じ大きさで方向が反対の力が
風に働くためで、これによって、風向θ八〇は偏向され
、風下側の帆２の所で風向θＡ２に変化（θＡ２　＜θ
λ中θＡ）する。

もし風下側の帆２の机内θｓ２を、風上側の帆１の机内
θｓ１と同じに設定すると、風下側の帆２の迎え角は、
風向の偏向角（β＝θＡ１−θＡ２）だけ小さくなる。

即ち、風下側の帆２の迎え角は、αｏ　−βとなるため
、風下側の帆２の性能は、８２図に示す如く、その揚力
係数ＣＬが△Ｃ１，減少し、その結果推進力係数ｃＸ　
　さらに推進力ＦＸが激減する。

このような複数帆の場合も、風向θＡに対する、各帆の
机内θＳ＋＋θＳ２．θｓ３＝、θ８ｎの制御を、風洞
実験によって定めることはできるが、その実験は膨大と
なシ、しかも、帆の形状やその取付は間隔等が異なるた
びに、風洞実験が必要となる問題があった。

この発明は、上述のような観点から、複数帆の机内を、
各帆毎の風洞実験を必要とすることなく、航海中に適切
な角度に制御し、帆の推力効果を最大限に発揮するとと
ができる帆船における複数帆の制御方法を提供するもの
で、複数帆のすべてを、先づ、予め風洞実験で得た単独
帆の性能曲線によって最適角度に設定し、次いで、風下
側の帆の角度を、帆面から気流が剥離するまで次第に減
じ、前記気流が剥！−ＩＵ　ｔ、たときの角度に基いて
最適机内を定めることに特徴を有するものである。

次に、この発明を図面に基いて説明する。第４図はこの
発明にかかる制御方法の一例を示す系統図である。図面
において、■は風上側の帆、２は風下側の帆、３は風向
風速計、３′は机内変換器、４は風上側の帆の机内設定
器、６はその推力検出器、５は風下側の帆の机内設定器
、７はその推力検出器、９は風上側の帆の帆柱回転用駆
動装置、１０は風下側の帆の帆柱回転用駆動装置、８は
演算制御装置である。風はＷの方向から吹いているもの
とする。

風上側の帆１および風下側の帆２の机内初期設定値θ３
ｏは、風向風速計３により、船体中心線Ｘ−Ｘに対する
相対風向θＡ　を求め、相対風向θＡから風上側の帆１
の迎え角α０　（実験で予め求めた角度）を減する（θ
ｓｏ＝θＡ−α０）ことによって定める。

そして、前記帆１および２の机内初期設定値（θＳＯ）
と、机内設定器４による風上側の帆１の机内実測値θＳ
ｌおよび机内設定器５による風下側の帆２の机内実測値
θｓ２との偏差を、演算制御装置８によって各々割算し
、得られた偏差値によって、前記帆１および２の各々の
角度を、駆動装置９．１０による帆柱の回転によって、
机内θＳＯに設定する。

次いで、風下側の帆２の推力Ｆ２を、帆２の固定部に取
シ付けたストレンケ゛−ジ等の推力検出器７によって検
出し、これを初期推力Ｆ。とする。

その後、帆２の角度θｓ２を例えば２回小さくするよう
に駆動装置１０によって帆２を回動し、そのときの推力
Ｆ、と、初期推力Ｆ。とを比較して、Ｆｌ〉Ｆ、であれ
ば、更に帆２を回動してその角度θｓ２を２回小さくな
し、再び帆２の推力Ｆ２を検出して、前記推力Ｆ１と比
較する。その結果、Ｆ２＞Ｆｌであれば、上記と同じよ
うに更に帆２を回動してその角度を小さくすることをｌ
ｉ　Ｆ）返す。そして、帆２がと・２図に示した迎え角
α０を越えたところで、その帆面から気流が剥離し、推
力Ｆｎ　ｌ状、Ｆ　（ｎ−＋）と同じ値かまたはＦ２（
ｎｔ）　より小となる。このときの机内実測値θ８２　
（ｎ）に約５°加算した角度に帆２の机内を戻し、机内
を推力の大力る点に設定する。

上述した制御は、他の風下側の帆についても同じように
行なう。まだ、上述した計算は、すべて演算制御装置８
で行なわれる。なお、上述した推力に替えて、帆の背面
を流れる風速の値を用いてもよく、要は帆面からの気流
の剥離を検知すればよい。

以上述べたように、この発明によれば、風上側の帆の角
度に対応して風下側の帆の角度制御が行なわれるので、
机内の設定に当シ、風下側の帆に対する１基づつの風洞
実験は本型であシ、航海中に適切な角度に制御すること
ができ、帆の推力を爪犬限に発揮し得る等、優れた効果
がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

第１図は帆の性能と迎え角との関係を示す図、第２図は
帆の迎え角に対する揚力および抗力の特性曲線を示す図
、第３図は複数帆の性能と迎え角との関係を示す図、第
４図はこの発明の方法の制御系統図である。図面におい
て、 １・・・風上側の帆、　　　　２・・・風下側の帆、３
・・・風向風速計、　　　　４，５・・・机内設定器、
６．７・・・推力検出器、　　８・・演算制御装置、９
．１０・・・駆動装置。 出願人　日本鋼管株式会社 出願人　　　日本マリンエンジニアリング株式会社代理
人　潮　谷　奈津夫（他２名） 第４図 丁 第１頁の続き ０発　明　者　赤井謙− 相模原市渕野辺本町５−１８−２ ０発　明　者　藤村譲 横浜市磯子区上中里町１２２−５ ０発　明　者　須藤正信 久居市野村町４３０−２ ■出　願　人　日本マリンエンジニアリング株式会社 横浜市鶴見区弁天町３番地 手続補正書（自発） １、事件の表示 特願昭５’８−　　８０１７１　　号 ２、発明の名称 帆船における複数帆の制御方法 ３、補正をする者 事件との関係　　　特許出願人 （１所　東京都千代田区丸の内−丁目１番２号録＜ｉｉ
ｒ、）　　　日本鋼管株式会社代表者　　金　尾　　實
　　（ほか１名）４、代理人 ７、　　Ｍｌｉ正の内容　　別紙の通り（１）　　明細
書、第１頁、特許請求の範囲の記載を下記のように訂正
する。 「複数帆のすべてを、先づ、予め風洞実験で得た単独帆
の性能曲線によって最適角度に設定し、次いで、風下側
の帆の迎え角を、帆面から気流が剥離するまで次第に増
加させ、前記気流が剥離したときの角度に基いて、最適
机内を定めることを特徴とする、帆船における複数帆の
制御方法。」（２）　　明細書、第１頁、発明の詳細な
説明の項、下から第４行目、 「最適確度」とあるを、 「最適角度」と訂正する。 （３）　　明細書、第５頁、発明の詳細な説明の項、下
から第３〜２行、 「帆の°角度」とあるを、 「帆の迎え角」と訂正する。 （４）　　明細書、第５頁、発明の詳細な説明の項、下
から第２行目、 「＄１．し、」とあるを、 「増加させ、」と訂正する。 （５）　　明細書、第６頁、発明の詳細な説明の項、第
５行目、 「３′は机内変換器、」とあるを、 「３′は風向変換器、」と訂正する。 （６）　　明細書、第６頁、発明の詳細な説明の項、第
６行目、第７行目、第１９行目、および第２０行目、 「机内設定器、」とあるを、 「机内検出器、」と訂正する。 （７）　　明細書、第７頁、発明の詳細な説明の項、第
１０行目、 「るように駆動装置１０」とあるを、 「る、即ち風向Ｗに対する迎え角を増加させるように駆
動装置１０」と訂正する。 （８）　　明細書、第８頁、発明の詳細な説明の項、第
６行目、 「風速の値を用いて」とあるを、 「風速の値を用いる方法、または、帆面に圧力センサを
取付け、圧力の値を用いる方法で」と訂正する。 （９）明細書、第９頁、図面の簡単な説明の項、第４行
目、 「４，５・・机内設定器」とあるを、 「４，５・・・机内検出器」と訂正する。 （１０）図面において、第１図、第２図および第３図を
別紙のように訂正する。 ８　添付書類の目録 （１）訂正図面　　　　１通 以上

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 複数帆のすべてを、先づ、予め風洞実験で得た単独帆の
   性能曲綜によって最適角度に設定し、次いで、風下側の
   帆の角度を、帆面から気流が剥離する寸で次第に減じ、
   前記気流が剥離したときの角度に基いて、最適帆角を定
   めることを特徴とする、帆船における複数帆の制御方法
   。